“Mateixos” animals, genomes diferents

És lògic esperar que animals molt similars, encara que habiten a diferents parts del planeta, pertanyin a una mateixa espècie. Per tant, també esperaríem que els mateixos animals comparteixin un mateix genoma. Però això no sempre és així.

Exemplar femella d'Oikopleura dioica estudiat pels autors. EvoDevoCAT SGR, Author provided (no reuse)

Aquest organisme marí de mars temperats és el protagonista d'un article científic recentment publicat a la revista Genome Research, fruit d'anys de recerca conjunta entre el nostre laboratori a la secció de Genètica i l'IRBio de la Universitat de Barcelona (UB), en col·laboració amb l'Institut de Ciència i Tecnologia d'Okinawa (OIST) i universitats japoneses i europees.

Animal adult de l'espècie Oikopleura dioica dins la casa que utilitza com a aparell filtrador en la seva forma d'alimentació de microalgues marines. Alfonso Ferrández-Roldán, Author provided (no reuse)

La seqüenciació dels genomes d'exemplars d'Oikopleura dioica de diferents parts del món (mar Mediterrània, oceà Pacífic i les illes d'Okinawa) ha demostrat, sorprenentment, que aquests genomes són radicalment diferents, tot i que els animals no presenten la seva aparença diferències morfològiques òbvies que els distingeixin.

Les aparences enganyen, els genomes no tant

Una troballa així no ha fet més que obrir nous interrogants per a la ciència. Per què aquestes grans diferències genòmiques no es tradueixen en canvis obvis en la morfologia dels animals? És possible que, darrere aquesta aparença de ser els “mateixos” animals, les grans diferències en l'estructura dels genomes ens indiquin que en realitat els individus de llocs distants pertanyen a espècies diferents?

Per tant, en certs organismes, hauríem d'utilitzar amb cautela el concepte de “genoma de referència” d'una espècie, sense haver estudiat abans la possibilitat de trobar grans diferències genòmiques en organismes d'hàbitats dispars?

Les respostes comencen per entendre que el genoma és una mena de llibre que conté tota la informació genètica necessària per governar un ésser viu.

Està compost per diferents cromosomes, els quals alhora contenen milers de gens. Aquests són les unitats bàsiques d'informació genètica que determinen totes les característiques de cada individu i hereten de generació en generació.

Al llarg de milers i milers de generacions, els genomes en replicar-se van acumulant canvis (coneguts com a mutacions). Aquestes fan que la informació genètica de cada genoma vagi variant generació rere generació.

Quan aquesta informació ha canviat molt, els organismes són tan diferents que ja conformen espècies diferents i, per tant, no es poden creuar entre si i produir progènies viables.

L'acumulació de canvis genètics és la base de l'evolució i és una peça essencial per a la generació de noves espècies i l'augment de la biodiversitat del planeta.

Manuals amb instruccions desordenades

Si comparem l'organització d'un genoma amb un llibre o manual d'instruccions, cada cromosoma podria representar un capítol. Alhora, els milers de frases que omplen d'informació cada capítol podrien ser els milers de gens que es distribueixen al llarg dels cromosomes.

Si comparem dos llibres d'instruccions de dues figures de llec diferents (com a metàfora de dues espècies), esperaríem trobar diferències importants als llibres d'instruccions de cada figura. Aquestes inclouran canvis en l'estructura dels capítols (cromosomes), en l'ordre de les frases (gens) i en el significat (mutacions).

Per contra, si comparem els llibres de com construir la mateixa figura de llec a diferents parts del món, no esperaríem trobar diferències entre els llibres.

Tot i això, en aquesta analogia, el resultat inesperat ha estat que, en comparar els genomes dels “mateixos” organismes de diferents parts del món, aquests eren diferents. Les posicions de la majoria de gens als cromosomes han estat massivament desordenades, fins i tot, de vegades, saltant entre cromosomes.

Per fer-nos una idea, és com si poguéssim llegir dos llibres d'instruccions de llecs on totes les seves frases han estat massivament desordenades i, tot i això, obtindríem la mateixa figura final. Aquest descobriment ens planteja el repte de continuar investigant com és possible que aquest notable reordenament genòmic no es tradueixi en grans canvis morfològics.

Alhora, ens va conduir a sospitar que potser animals de diferents llocs poguessin pertànyer a diferents espècies críptiques. Aquest és el terme que reben els animals que, tot i assemblar-se molt, de debò pertanyen a espècies diferents.

Per consegüent, no es podrien creuar entre si ni tenir descendència fèrtil. I, efectivament, els resultats dels primers experiments que hem fet, per exemple, entre exemplars d'Okinawa i Osaka, ens han revelat que no es poden reproduir entre ells.

Comparació de femelles (a dalt) i mascles (a baix) d'Oikopleura dioica de Barcelona, ​​Osaka i Okinawa. Modificat a partir de Masunaga, A., Mansfield, M.J., Tan, Y. et al. L'apendicular cosmopolita Oikopleura dioica revela la diversitat genètica oculta arreu del món. Mar Biol 169, 157 (2022). Imatges de crèdit: Aki Masunaga i Alfonso Ferrandez-Roldán

Tot plegat suggereix que, sota el que fins ara crèiem que era una única espècie Oikopleura dioica amb distribució cosmopolita, probablement hi ha desenes o centenars d'espècies críptiques diferents per tots els oceans del planeta.

Per descomptat, és una troballa també important a l'hora d'avaluar quina és la biodiversitat del planeta. Aquest és un dels objectius del projecte Biogenoma planetari (Earth Biogenome project), que pretén seqüenciar els genomes de totes les espècies eucariotes de la Terra a la següent dècada.

Els nostres resultats suggereixen que, per a certs organismes, no podrem validar un genoma de referència únic per a cada espècie. I que la biodiversitat i el nombre d'espècies del planeta podrien ser molt més alts del que havíem imaginat fins ara.

Font: https://theconversation.com/mismos-animales-genomas-diferentes-230029